超声回波信号处理与特征提取研究

现代关于超声检测的研究很多，但大多集中在缺陷的定性识别和评价方面， 关于如何实现缺陷定量识别的研究仍处于尝试性的起步阶段。课题针对薄板粘 接结构粘接质量的量化识别研究，利用超声回波法，搭建了薄板粘接质量超声 检测实验系统，对缺陷定量识别中的关键问题:回波信号特征提取方法，进行 了分析研究。在信号特性参数分析过程中，除了时域、频域的分析外，文章还 使用了经验模态分解信号的时一频分析方法，该方法有效的突显了回波信号的时 频特性，提高了信号分析的分辨率，为回波信号特征提取拓展了空间。通过信 号处理方法直接寻求能够定量识别粘接质量的信号特征比较困难，需要深入研 究超声波在薄板粘接结构的传输机理。论文分析了大量回波信号时域、频域和 时频域的信号参数，引入故障诊断的特征有效性评价理论，对高维的信号参数 进行了特征有效性评价，剔除无效的信号参数，得到一个维数较低的有效回波 信号特征集合。利用特征选择理论的穷举搜索策略，凡何距离度量与信息度量 评价准则，并通过支持向量机分类器的分类验证，得到了粘接质量量化识别有 效的特征向量。文章提出了一套科学的超声回波特征提取方法，为薄板粘接质 量量化识别超声回波特征提取研究开辟了一个新的研究思路，同时也为进一步 实现薄板粘接结构脱粘程度十个等级的量化识别奠定了基础。